Курсовая работа: Трубчатые печи

Теплосодержание сырья при температуре начала испарения:

кДж/кг.

Длина участка испарения:

м.

Средняя температура продукта на участке испарения:

⁰С.

Его плотность при этой температуре:

кг/м³.

Расчетные коэффициенты:

;

.

Давление в начале участка испарения:

МПа.

Так как рассчитанное Р_н не совпадает со значением, принятым ранее, то расчет необходимо повторить, задавшись Р_н = 0,994 МПа = 9,94 ата. И так до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точность.

Теперь можем рассчитать потери напора на участке испарения:

МПа.

Далее рассчитываем потери напора на участке нагрева радиантных труб:

,

где l₂ - коэффициент гидравлического сопротивления для участка нагрева; принимаем l₂ = 0,033;

l_н - эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку:

м;

r_ж - плотность продукта при средней температуре (t_ср.) на участке нагрева радиантных труб:

⁰С;

кг/м³;

U - массовая скорость продукта в радиантных и в конвекционных трубах (в случае одинакового размера труб) на один поток:

кг/м²?с;

МПа.

Рассчитываем потери напора в конвекционных трубах для одного потока:

,

где U_к - массовая скорость продукта в конвекционных трубах:

U_к = U = 605,924 кг/м²Чс;

r_ж - плотность продукта при средней температуре в конвекционных трубах:

⁰С;

кг/м³;

l_к - эквивалентная длина конвекционных труб:

,

где n_к - число конвекционных труб в одном потоке:

шт.;

м;

МПа.

Статический напор в змеевике печи рассчитывается по формуле:

,

где h_т - высота камеры радиации:

;

м;

h_к - высота камеры конвекции (рассчитана ранее): h_к = 7,616 м;

r_ж - плотность продукта при средней температуре:

⁰С;

кг/м³;

МПа.

Подставляя полученные данные, определяем давление сырья на входе в печь:

МПа.

Рис.6. Схема к гидравлическому расчету змеевика трубчатой печи.

Выводы:

1) на данном этапе рассчитали давление сырья на входе в змеевик печи путем прибавления к давлению на выходе потерь напора, определяемых отдельно для каждого из трех участков змеевика (конвекционные трубы, участок нагрева и участок испарения радиантных труб), а также статического напора;

2) по результатам расчетов значение его составляет Р₀ = 1,17 МПа и значительно превышает давление на выходе из змеевика (почти в 8 раз), что является характерным для печей с двухфазным режимом, и объясняется в основном большими потерями напора на участке испарения радиантных труб.

5.8 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

Цель расчета: определение стандартного диаметра и высоты дымовой трубы. Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:

,

где DР_р, DР_к - соответственно разряжение в топочной камере и потери напора в камере конвекции; принимаем DР_р = 40 Па [1, с.487], DР_к = 80 Па;

DР_{м. с. -} потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;

DР_{тр. -} потери напора на трение в дымовой трубе.

,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений; принимаем = 4,06 [2, с.23];

W - линейная скорость продуктов сгорания; принимаем W = 8 м/с;

- плотность продуктов сгорания при температуре Т_ух.

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

,

где - сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;

- объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива:

,

где m_i, M_i - соответственные массы и молекулярные массы газовых компонентов в продуктах сгорания;

м³/кг;

кг/ м³.

Плотность продуктов сгорания при температуре Т_ух. = 533 К:

кг/ м³.

Итак, потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений:

Па.

Потери напора на трение в дымовой трубе определяются по формуле:

,

где - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из нее, потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе.

,

где x_вх., x_{вых. -} коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из нее; принимаем (x_вх. + x_вых.) = 1,3;

r_{ср. т. -} плотность газов в трубе при средней температуре Т_{ср. т.:}

,

где Т_{вых. -} температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы:

К;

К;

кг/ м³;

Па.

Потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе:

,

где l₃, h, D - соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.

,

Где

n_Т - число дымовых труб; принимаем n_Т = 1;

V - объемный расход продуктов сгорания при температуре Т_ух.:

м³/с;

м.

Выбираем ближайший стандартный диаметр дымовой трубы: D = 2,0 м

Коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе l₃ определяется по формуле Якимова:

.

Высота дымовой трубы рассчитывается методом последовательного приближения по уравнению:

,

где r_в, Т_в - плотность и температура окружающего воздуха; принимаем r_в = 1,293 кг/м³, Т_в = 303 К.

Предварительно принимаем высоту трубы h = 30 м.

При этом потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе:

Па.

Общие потери напора на трение в дымовой трубе:

Па.

Общее сопротивление всего газового тракта:

Па.

Расчетная высота дымовой трубы:

м.

Расчетная высота не совпадает с принятой ранее, следовательно, делаем пересчет, принимая высоту h = 50,32 м.

Результаты последующих расчетов представим в виде таблицы.

Таблица 6. Расчетная высота

Выводы: определили геометрические размеры дымовой трубы: ее диаметр, округленный до стандартного, составил D = 2,0 м; высота трубы, рассчитанная методом последовательного приближения, имеет значение h = 51,27 м.

Список использованной литературы

1. Адельсон С.В. Технологический расчет и конструктивное оформление нефтезаводских печей. - М. - Л.: Гостоптехиздат, 1952.

2. Адельсон С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. М.: Гостоптехиздат, 1963.

3. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1980. - 552 с.

4. Амиров Я.С., Галеев Р.Г., Абызгильдин А.Ю. Безопасность жизнедеятельности, Кн.4. Ч.Ш. Идентификация надежности и работоспособности топочно-нагревательных агрегатов. Методы расчета. - Уфа, 1999. - 288 с.

5. Глинков М.А. Основы общей теории печей. - М.: Метал - лургиздат, 1962. - 576 с.

6. Исламов М.Ш. Печи химической промышленности.2-е изд., пер. и доп. - М.: Химия, 1975. - 432 с.

7. Казанцев Е.И. Промышленные печи. М.: Металлургия, 1964. 447 с.

8. Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А. и др. Технологические расчеты установок переработки нефти: Учеб. пособие для вузов. - М.: Химия, 1987. - 352 с.

9. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.2. - Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2001. - 88 с.

10. Трубчатые печи: Каталог. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990. 30 с.

11. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 1987. - 304 с.

12. Ентус Н.Р. Трубчатые печи. - М.: Химия, 1977. - 224 с.

13. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К., Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, М.: Химия, 1982 г., 584 с.

14. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н., Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности, Л.: Химия, 1974 г., 344 с.

15. Трубчатые печи: Каталог / Составители В.Е. Бакшалов, В.Ф. Дребенцов, Т.Г. Калинина, Н.И. Сметанкина, Е.И. Ширман, М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985 г., 34 с.